耐铅铋腐蚀的Ni-Al系金属间化合物涂层、其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐铅铋腐蚀的Ni

【技术实现步骤摘要】
耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及。本专利技术涉及不锈钢材料表面改性方法,通过该方法在不锈钢表面获得Ni
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Al系金属间化合物涂层,可用于提高钢材的耐腐蚀性能。

技术介绍

[0002]铅冷快堆是6种第四代核反应堆的(钠冷快堆、气冷快堆、铅冷快堆、超临界水堆、超高温堆和熔盐堆)主要堆形之一，具有较高的安全性和经济性，发展和应用前景广阔。铅铋共晶合金(LBE)具有优良的物理性能及化学性能，是第四代核能系统铅冷快堆冷却剂的首选材料，也是加速器驱动次临界系统的冷却剂兼散裂靶材的重要候选材料。但是液态铅铋合金对于部件的结构材料具有较强的溶解腐蚀作用，尤其对材料中的Ni等金属元素腐蚀比较严重。在400～600℃的高温的环境液态铅铋对金属材料的腐蚀还会加剧，极大的影响了冷却系统中部件材料的使用寿命。
[0003]金属间化合物具有比重轻、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、抗磨损等突出优点。其中Ni
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Al系金属间化合物因为其优越的结构和良好的性能在众多金属间化合物中受到广泛关注。采用性能优越的金属间化合物作为保护不锈钢基体的涂层有着实用的实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种在不锈钢材料表面制备耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层的方法,该涂层具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能。
[0005]耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，通过激光熔覆技术先在不锈钢表面熔覆一层Ni基金属涂层，再利用热喷涂技术在Ni基金属涂层表面喷涂一层纯Al涂层，最后通过高温热扩散的方法获得Ni
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Al系金属间化合物层。
[0006]一方面解决金属间化合物层与不锈钢表面结合强度低的问题，另一方面提高不锈钢表面耐液态铅铋腐蚀的能力。
[0007]进一步地，激光熔覆Ni基金属涂层的过程是：采用同步送粉的方式对不锈钢表面进行激光熔覆Ni基金属粉末。
[0008]进一步地，在激光熔覆Ni基金属涂层之前，首先将Ni基金属粉末烘干，烘干温度为80℃，保温时间为120min。
[0009]进一步地，在激光熔覆Ni基金属涂层的过程中，激光功率选择范围为1200
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1800W，激光熔覆扫描速度选择范围为200
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450mm/min，送粉速度为8
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12g/min，氩气流量为5
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10L/min。
[0010]进一步地，在热喷涂纯Al涂层的过程中，热喷涂的电压25V，喷涂电流80A,送丝电压18V。
[0011]进一步地，高温扩散处理的温度为620℃，保温时间为2h
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10h。
[0012]所述的制备方法制备的Ni
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Al系金属间化合物涂层。
[0013]所述涂层用于液态Pb
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Bi的腐蚀环境。
[0014]本专利技术所述耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，通过激光熔覆技术在不锈钢表面熔覆一层Ni基粉末，形成Ni基合金涂层。再在Ni基合金涂层表面喷涂一层纯Al。最后把制备了双涂层的试样放进热处理炉进行高温扩散处理，从而获得NiAl、Ni3Al多种Ni
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Al系金属间化合物。采用本专利技术制备的Ni
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Al系金属间化合物涂层，一方面提高了金属间化合物涂层与基体之间结合强度，另一方面加强了不锈钢表面耐液态铅铋腐蚀性。
附图说明
[0015]图1为不锈钢表面熔覆Ni基合金粉末的宏观形貌；
[0016]图2Ni
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Al系金属间化合物涂层表面SEM图片；
[0017]图3Ni
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Al系金属间化合物涂层表面XRD分析结果；
[0018]图4Ni
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Al系金属间化合物层截面SEM图片；
[0019]图5经500h液态Pb
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Bi腐蚀后试样表面形貌SEM图片；
[0020]图6经500h液态Pb
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Bi腐蚀后试样截面SEM和EDS点分析图片；
具体实施方式
[0021]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0022]基体选用316L不锈钢,316L不锈钢因为自身均衡的性能和较高的经济性，是钢铁材料中常用的一种材料，广泛应用于各个领域。Ni60金属粉末的自熔性、润湿性和喷焊性优良，所以激光熔覆所采用的金属粉末为Ni60金属粉末。两种材料的化学成分如表1、表2所示。
[0023]表1 316L不锈钢的化学成分(质量分数，％)
[0024][0025]表2Ni60金属粉末的化学成分(质量分数，％)
[0026][0027]本专利技术提出的在不锈钢表面制备耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，具体步骤如下：
[0028](1)选用Disk6002碟片式激光器，采用同步送粉对不锈钢表面进行激光熔Ni基合金粉末。熔覆参数范围为：激光功率为1200
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1800W，激光熔覆扫描速度为200
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450mm/min，送粉速度为8
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12g/min，氩气流量为5
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10L/min，搭接率为50％。
[0029](2)将熔覆Ni基金属涂层过后的板材切割成合适的尺寸，将进行过熔覆的面进行打磨、抛光、喷丸处理后进行热喷涂纯Al，具体参数为热喷涂电压25V，喷涂电流80A,送丝电压18V。
[0030](3)将喷涂好纯Al的试样放进热处理炉进行高温扩散处理。高温扩散处理参数为温度620℃，保温时间2
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10h；从而得到具有一定厚度的Ni
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Al系金属间化合物层。
[0031]实施例1：
[0032]进行激光熔覆之前，将316L不锈钢表面打磨干净，打磨过后利用无水乙醇清洗不锈钢表面。其中板材尺寸为100mm
×
50mm
×
10mm。打磨，清洗完不锈钢后，采用同步送粉的方式对不锈钢表面进行激光熔覆。激光熔覆所用的金属粉末为Ni60合金粉末；激光熔覆的参数如表3所示。不锈钢表面熔覆Ni基合金粉末的宏观形貌如图1所示。
[0033]表3激光熔覆的参数
[0034][0035]将熔覆的过后的板材切成尺寸为25mm
×
10mm
×
10mm大小的试样，采用热喷涂技术在Ni60涂层表面喷涂一层纯Al，热喷涂的参数如表4所示。
[0036]表4热喷涂的参数
[0037][0038]在熔覆、喷涂、高温扩散后将试样表面用饱和NaOH水溶液清洗去除铝层，如图2所示是利用饱和NaOH水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐铅铋腐蚀的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，通过激光熔覆技术先在不锈钢表面熔覆一层Ni基金属涂层，再利用热喷涂技术在Ni基金属涂层表面喷涂一层纯Al涂层，最后通过高温热扩散的方法获得Ni
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Al系金属间化合物层。一方面解决金属间化合物层与不锈钢表面结合强度低的问题，另一方面提高不锈钢表面耐液态铅铋腐蚀的能力。2.根据权利要求1所述的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，激光熔覆Ni基金属涂层的过程是：采用同步送粉的方式对不锈钢表面进行激光熔覆Ni基金属粉末。3.根据权利要求2所述的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，在激光熔覆Ni基金属涂层之前，首先将Ni基金属粉末烘干，烘干温度为80℃，保温时间为120min。4.根据权利要求1所述的Ni
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Al系金属间化合物涂层的制备方法，其特征在于，在激...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，姚书生，赵文涛，李洪亮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：